冲压车间规划探讨

文/李俭·东风商用车有限公司车身厂

冲压车间规划探讨

文/李俭·东风商用车有限公司车身厂

本文以模块化的思维方式对汽车车身冲压生产车间规划进行了介绍，同时也介绍了一些主要冲压生产线技术特点和能力方面的情况，以期对同行们在做类似工作时有所帮助。

在板材加工业中，冲压车间属于投资最大的生产领域。由于其投资额高、所选定的生产设备使用周期长，所以在制订投资和生产规划时要求严谨、仔细。采用深拉深、变薄拉深和冲裁工艺生产工件的主要准则是工件的精度、模具寿命、设备的产量和可支配性。当然，生产中采取合适的传感器进行不断的质量保证措施可以对工件质量进行客观的评价。

通常冲压车间根据生产需求和工艺需求由不同的板材加工设备组成，冲压车间设计的目标是尽可能经济生产，设备的选型要与工件的尺寸、形状、成形工艺技术及其他工艺技术要求匹配。本文将通过对汽车车身冲压生产车间的规划设计进行探讨和介绍，阐述汽车冲压车间模块化规划思想、原则和技术要点。

冲压车间的生产工艺确定

工艺流程设定

在规划冲压生产车间之前，首先要明确零件的工艺技术特性，例如零件的大小、材料、成形工艺及分离工艺特点，结构件或者外覆盖件等零件类型；同时需要根据生产零件的生产纲领及公司今后的相关生产战略目标，确定冲压生产工艺。典型的工艺流程图如图1所示。

图1 冲压车间工艺流程图

功能模块划分

按照功能模块化的方式对冲压车间进行规划设计，可以使我们的思路更加清晰。确定了冲压零件的类型、工艺技术要求和生产纲领，就可以针对涉及到的功能模块逐一地进行研讨，研讨各基本生产模块和辅助生产模块的主要设备选型，再详细计算各辅助存放区模块所需要的面积，最后确定出合理的功能模块。功能模块确定后，再根据平面布置模块的原则，对功能区模块按物流进行组合，最终确定出合适的平面布置方案。按照这个思路，就能轻松的做出整个冲压车间的规划，工作效率大大提高。图2是典型的工艺模块化布置的冲压车间规划布置图。

冲压车间的物流一般都是空中、地面、地下立体作业，各种物流方式规划要点如下：

⑴空中。一般采用电动双梁桥式起重机，用于模具、卷料、坯料或其他物件在各分区专用。

⑵地面。一般采用电动台车、叉车、皮带输送机等，叉车用于冲压件出库、入库、辅料转运、检具专用或坯料上料，电动台车一般用于模具、坯料或其他物件在车间各分区之间的转运，皮带输送机用于工件在工序间的转运。当然，冲压自动化线工序间的转运是采用机器人、机械手等专业的自动化搬运系统来完成的。

⑶地下。一般采用废料输送机，安装在压机地面以下的地沟内，各冲压线废料通过地下输送带集中输送到废料处理间，打包后由汽车运走。自动化冲压线必须配备废料输送线；国内很多手工冲压线也有采用天车转运废料，分区间废料采用电动台车转运。应该注意的是，车间建设时必须预留废料输送线的地沟，为今后手工生产线改造成自动化线提供可能性。

图2 冲压车间模块化布置图

车间各功能模块介绍

如上文介绍，根据冲压车间的各模块的不同功能，可以将其分成基本生产模块、辅助生产模块和存放区域模块。针对不同的冲压零件生产车间规划项目，都可以由这些模块进行自由组合，只是每个模块所包含的内容可以根据具体的项目情况进行合理的确定。

基本生产模块

基本生产模块主要分成两类，一类是毛坯生产准备模块，另一类则是冲压零件生产模块，每个模块所包含的内容根据具体的生产要求进行合理的规划。基本生产模块决定了整个冲压车间的工艺生产能力水平，同时由于投资大、周期长，所以要综合考虑相关设备的高柔性、高效性及生产经济性。

⑴毛坯生产模块。毛坯生产模块包含了冲压所需毛坯的下料和准备工作等内容，为冲压线生产提供合格的毛坯料。如图2所示，其工作基本都在开卷落料线、剪切阵地及坯料辅助存放区完成，根据某些批量需要翻转的需求，该区域一般相应安装板料翻转机等相关设备。至于选用何种下料设备则根据工厂的生产纲领及工艺技术能力需求决定。

横向剪切线只能开卷生产矩形坯料，开卷落料线可以利用安装在高速冲床上的剪切模具、落料模具、摆剪模具根据需求生产不同形状的产品，其生产兼容性及柔性非常高。

目前，国内开卷落料线及剪切线主要以进口为主，国产为辅。全自动开卷落料线的生产效率非常高，开卷步距2m的生产节拍最高达50SPM，步距0.5m的生产节拍接近100SPM；由于开卷落料线的价格较高，所以在配置上需要充分考虑其经济性，通常情况下，一条开卷落料线的产量可以匹配三条全自动机械式冲压生产线的产量，所以冲压车间规划选配设备时应根据车间产品和生产纲领而定。

⑵冲压生产线模块。冲压生产线是冲压车间的核心模块，决定了冲压车间的整体工艺技术水平及生产能力。目前国内的冲压生产线主要有以下几种：

①人工操作冲压生产线。由若干台机械压力机或油压机组成，一般由一套大吨位的单动压力机做线首单元，负责拉延成形，接着是较小吨位的压力机完成后续修边、冲孔、翻边、整形等工序内容。也有个别汽车厂采用双动压力机做线首单元用于拉延成形，但是由于双动压力机效率相对较低，这种形式的冲压线已经很少采用。

②自动化生产线。一般的冲压自动化线以大吨位的单动压力机做线首单元，接着是若干较小吨位的单动压力机组成压机生产线，采用机器人搬运系统做上、下料及工序件的传输，线首还可以设置清洗机、涂油机确保材料的清洁和润滑。而横杆式大型多工位压力机设计以单台压力机组合在一起的模块式结构为基础，所有的传动装置都通过中心纵轴和中间离合器与压力机总驱动装置连在一起。因此，所有工位都同步动作，也就可以在与上模安全距离较小的情况下，采用贯穿前后的横杆传送装置传送工件，该横杆传送装置可以满足双槽模具进行成双零件生产输送。比较先进的横杆式大型多工位压力机每一个工位都有一个单独的滑块和移动工作台，这样每一个滑块以及其相应的模位高度、冲压力和安全超载开闭力都可以单独调整，对于模具生产调试也非常有利，相对于多套模具共用一个滑块横杆式工位压机，这种形式的压机行程次数高，压机的利用率和经济性更好，当然，一次性的投资也相对较大。

通过对比，可以得出：人工操作冲压生产线虽然总投资低，但是工人劳动强度大，生产效率低，换模时间长；冲压自动线能够生产所有类型的零件，综合来说零件总产量高，投资不是很大，换模时间也不是很长；横杆式大型多工位压力机能够生产大型、不稳定零件，并能够实现一模两件生产，零件总产量高，占用面积小，换模时间短，但是总的投资比较大。

辅助生产模块

辅助生产模块包括模具维修及清洗、机器维修及废料处理。随着冲压零件质量要求的提升和冲压车间自动化程度的提高，模具维修及清洗、机器维修及废料处理成为冲压车间支撑生产的关键部分，越发受到重视。

⑴模具维修及清洗、机器维修模块。此模块用于设备和模具的日常维护和保养，常用设备有调试压力机、研配压力机、模具清洗机、各种常用的机加设备及热处理设备等。

⑵废料处理模块。目前汽车生产厂家的通常做法是通过地下废料输送系统对冲压车间的废料进行收集，这样避免废料和冲压件成品的物流交叉，造成车间物流混乱。典型的废料处理系统由废料滑槽、鳞板式输送带、废料收集输出装置组成。

辅助存放模块

冲压车间主要的辅助存放区有材料存放区、毛坯存放区、冲压件存放区、零件转运区等，其中材料存放区和毛坯存放区与毛坯生产准备相关联，模具存放区、冲压件存放区和零件转运区与冲压生产联系更为密切。

⑴材料存放区。冲压生产的主要原材料一般有卷料和板料，考虑到库存资金成本和材料的存放时效性，在满足生产需求的情况下，应尽可能缩短存放周期和库存量。

⑵坯料辅助存放区。此区域主要存放加工完成后的毛坯，存放量在满足冲压生产的同时，应适当考虑安全库存。一般在开卷落料及剪切区会设置有坯料存放区，同时在冲压线线首区域也可以设置一定的毛坯存放区，以满足冲压线的生产需要。运输方式一般有天车吊运、台车转运及叉车转运等方式。

⑶模具存放模块。汽车生产厂家模具数量一般都非常大，一般情况下是层叠堆放，即按照模具大小分离叠放比较节省空间。通常，同零件、同车型的模具最好按生产线区域顺序安放，模具转运基本都是天车吊运，模具存放距离一般按500mm考虑，同时模具之间的过人距离一般按800mm考虑。

⑷冲压件存放模块。冲压件一般存放在专门的工位器具内，通过叉车或者专业的堆垛机，按照“库存量=存放周期产量+安全库存量”的原则，在冲压件仓库内进行立体堆垛码放。仓库面积主要根据生产目标规划。

⑸零件转运区。零件转运区是冲压线生产和零件入库的缓冲区和工位器具临时安放区，其面积应根据生产线具体情况规划，一般与零件种类和入库物流速度有关。

检测模块

冲压零件检测一般设置有检具检测和三坐标检测，所以需要在相应位置设置检具阵地和三坐标检测室。

钣金维修区

钣金维修是冲压件生产的一部分，尤其是人工操作冲压生产线，所以必须设置专门的钣金维修阵地，并配备维修平台和各种维修工具，以及相关的边界条件。

辅助库房及办公生活区

辅助库房主要是机器备件、模具及检具专用备件、相关辅具以及相关生产辅料存放地，办公生活区是作为工作人员办公、休息的区域。

结束语

冲压车间规划的基本思路是首先明确生产零件的种类、工艺技术特点及生产纲领和公司规划的战略目标，然后根据需求规划所涉及到的功能模块，最好按照物流流畅的原则合理布置，最后综合考虑车间的各种辅助区域，这样，一个相对完整合理的车间规划就基本成形，最后根据各模块的工艺要求及边界条件进行优化设计，最终完成车间的整体规划设计。根据冲压车间的生产目标需求，车间相关模块是相应设置的，需要根据具体情况而定，本文主要是介绍冲压车间规划的一种模块化思维，同时介绍一下主要生产模块的技术特点和能力，使同行在做冲压车间规划时思路更加清晰，工作更加有效，方案更加合理。